Das Erdreich kann als Wärmequelle in vielen Varianten genutzt werden. Ist
etwa ebensoviel unbebaute Grundfläche wie beheizte Wohnfläche vorhanden und das Erdreich von
geeigneter Beschaffenheit, so können spezielle Hart-PVC-ummantelte Kupferrohre im Erdreich in
0,8 bis 1,5 m Tiefe verlegt werden.
Im Direktverdampfungsverfahren zirkuliert das Kältemittel der Anlage selbst im Erdreich und nimmt
dessen Energie auf. Da Kältemittel dies sehr effektiv kann wird für den Kollektor in etwa die gleiche
Fläche im Garten wie die zu beheizende Fläche im Gebäude benötigt. Die Entzugsleistung von
etwa 35 W/qm entspricht dem Wärmebedarf pro qm eines Niedrigenergiehauses.
Die damit gewonnene Wärme wird durch die Wärmepumpe an die Heizkreise abgegeben. Das abgekühlte
Kältemittel beginnt seinen Kreislauf erneut.
Entscheidend ist die diffusionsoffenheit des Bodens, Regenwasser muss an den Kollektor gelangen
können. Er darf deshalb nicht überbaut oder mit undurchlässigem Lehm abgedeckt werden, bei schweren
Böden muss er angepasst werden.
Dieses System ist genehmigungsfrei, muss aber von einem Kälte-Fachbetrieb in Betrieb genommen werden.
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Energiesammler: Der Kollektor für die Direktexpansion.
Ein Kollektor besteht aus mehreren Kreisen, deren Länge je nach Hersteller zwischen 70 und 100 m
beträgt. Sie werden etwa 20 - 30 cm unterhalb der Frostgrenze im Erdreich, in der Regel 100 - 120 cm
tief verlegt und in einem Sammelschacht gebündelt. Vom Schacht gehen 2 Kupferrohre zur
Wärmepumpe. Befindet sich die Wärmepumpe selbst außerhalb des Hauses, z.B. im Sammelschacht, wird
meist das Heizungswasser nach draussen geführt.
Die Form und Anordnung der Kreise ist beliebig, es können auch Gräben verwendet werden. Der Kollektor
muss nicht eben liegen, sondern kann auch bei Hanglagen verwendet werden. Durch richtige Auslegung
der Strömungsgeschwindigkeit ist die Ölrückführung gewährleistet, so dass es zu keinem
Verdichterschaden kommt.
Zur vollständigen Regeneration des Kollektors und um das Pflanzenwachstum nicht zu
beeinträchtigen, beträgt die minimale Fläche etwa 25 qm pro kW Heizleistung, Angaben wie 1:1 zur
Fläche des Hauses leiten in die Irre. Eine großzügere Auslegung ist unbedingt zu empfehlen und bringt
auch eine höhere Effizienz.
Ein Kollektor bezieht seine Energie zu 98% von oben, hauptsächlich aus dem Regenwasser, dass für den
Wärmeübergang sorgt. Er darf deshalb nicht überbaut oder versiegelt werden. Wenn der Boden komplett
wasserundurchlässig ist, sollte er ersetzt werden. Sand und Kies eignen sich hervorragend, durch die
Kondensation von Feuchte an den im Betrieb kalten Kollektorrohren wird der geringere Wärmeentzug
dieser Böden kompensiert. Bei steinigen Untergründen ist der Kollektor einzusanden.
Die Kollektorrohre aus Kupfer in Kältequalität sind nahtlos gezogen und werden durch einen dünnen
PVC-Mantel gegen Korrosoin geschützt, die Lebensdauer gilt als nahezu unbegrenzt. Eine Undichtigkeit
kann nur über eine mechanische Beschädigung erfolgen, eine Reparatur wäre problemlos.
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Erdkollektor-Indirektsystem Sole
Diese Leitungen werden mit Sole gefüllt, die sich der Temperatur des Erdreichs anpasst. Die damit
gewonnene Wärme wird durch die Wärmepumpe an die Heizkreise abgegeben. Die abgekühlte Sole fließt in
den Kreislauf zurück. Die Zirkulation der Sole wird durch eine Sole-Umwälzpumpe bewerkstelligt.
Dieser Energiekollektor liefert das ganze Jahr die benötigte Wärme. Auch in Form von
Grabenkollektoren kommt das System zum Einsatz. Auch die Ergänzung durch einen Solarkollektor, der
Sole zusätzlich erwärmt ist möglich.
Der Kollektor muss für das versickernde Regenwasser zu erreichen sein, er darf deshalb nicht überbaut
oder mit Lehm abgedeckt werden.
Da dieses System energetisch vom Direktsystem Erdreich bei weitem übertroffen wird, kommt es nur in
seltenen Fällen zum Einsatz.
Die erreichbaren Jahresarbeitszahlen liegen bei 3,5.